STORY2 전문 청소로봇
전문 서비스용 로봇들
IFR은 지난해 서비스로봇의 분류와 함께 각 시장의 현황을 살펴본 자료집을 발표했다. 서비스로봇에 대해 다양한 내용을 담고 있는 이 자료집에서 확실한 시장을 보이고 있는 전문 서비스용 로봇을 발췌 소개하고자 한다. 본 내용에서는 생각보다 많은 산업에서 생각보다 많은 국가와 기업들이 이 같은 특수로봇에 집중하고 있는 모습을 확인할 수 있다.
1. 바닥청소
바닥청소로봇은 장애물과의 충돌을 감지 및 방지하기 위한 방향 컨트롤 시스템 및 센서(거리측정, 자이로, 초음파, 레이저, 범퍼 스위치 등)와 같은 청소부분을 중심으로 스스로 운전하기 위해 필요한 로봇기능을 포함하는 기본 청소기에 기초한다.몇몇 설계디자인은 이중모드 운전을 하도록 되어 있다. 즉, 이 설계들은 낮 시간에는 수동기기로, 밤 시간에는 자동기능으로 사용될 수 있는 것이다. 방향 시스템은 바닥의 도면 또는 케이블을 필요로 하는 아주 간단한 수준에서 사람의 조작이 없이도 자동으로 작동하는 매우 섬세한 구조까지 다양하다. 가장 일반적인 방향 시스템은 대상 부분을 중심으로 경로를 기억할 수 있도록 초기 프로그래밍 사이클(교습)을 적용하고 있어 청소영역 내 로봇의 동작을 컨트롤한다.
청소로봇은 그 작업영역으로 운전하여 청소과정(쓸기, 걸레질, 말리기 등)을 수행하고 전력 또는 물이 떨어졌을 때에는 도킹스테이션으로 돌아온다. 일부의 경우 라디오(전파) 명령으로 개별 승강기를 사용할 수 있게 돼있어 건물 내 각각의 층을 청소할 수 있다. 수동으로 움직이는 기기와 유사하게 로봇은 강당, 복도, 철도역, 병원, 대형 산업 또는 연구센터 및 상점 등과 같은 넓은 지역에서 가장 유용하다.
＊유통수준
90년대 중반, 바닥청소로봇의 첫 예 중에는, Cyernetix (프랑스)의 파리 지하철 역 청소를 위해 만들어진 CAB-X와 Baror, HAKO(독일)의 ACROMATIC이 있다. 후지중공업은 동경 중심부 내 54층의 고층건물을 포함하여 일본 내 약 10개 건물 내 바닥을 청소하는 것으로 보고된 RFS1 로봇을 도입했다. 이 로봇은 일본 경제무역산업부에서 2006년 12월 ‘2006 로봇대상’에서 대상을 수상했다.
규칙적으로 넓은 면적이 청소돼야 하는 슈퍼마켓, 쇼핑센터 및 호텔 체인 등에서 사용되기 위해 많은 청소로봇들이 개발되어 왔다. 일반적으로, 바닥청소로봇의 유통수준은 그 입증된 기술적 성숙도 및 뛰어난 사용결과에도 불구하고 아직은 초기의 예상에 미치지 못하는 수준이다. 완전히 수동으로 바닥을 청소하는 시스템으로의 확대로 센서장치 및 낮은 시리즈 볼륨을 주요한 이유로 하여 낮은 연속 제품의 비용이 여전히 높은 것으로 여겨지고 있다.
청소산업이 2005년에만 유럽 내 530억 유로 이상이 이직률을 가지고 있으며, 인건비가 이 총 금액에서 70~80%를 차지하고 바닥청소가 청소 업무의 60%를 차지한다는 통계의 관점에서 볼 때, 바닥청소로봇의 판매증가에 대한 가능성은 부정할 수 없게 된다. 우선, 전문 청소로봇의 목표 비용이 전형적인 청소기계 비용의 두 배 가량으로 추정되는데, 이는 현재의 가능한 요소들을 기초로 달성하기 어려운 수준이다. Cleanfix(스위스)와 InMach(독일)의 Robo40은 청소로봇과 관련하여 새로운 저비용 전략을 내놓은 예다. 이 제품은 전문적 사용을 위한 이전의 청소로봇 가격에 비해 현저히 낮은 수준으로 판매되고 있다. 청소로봇의 방향에 있어서 저비용 전략을 향한 새로운 개념이 스마트 태그의 사용을 증가시키고 있다. 카펫 또는 단단한 바닥의 보이지 않는 부분에 접근하는 RFID 태그로 매우 강력한 방향 감지가 가능하다.
*비용대비 이익 고려 요소 및 주요 장애요소
바닥청소로봇
투자자의 경우, 청소로봇을 사용하는 주목적은 인건비를 줄이는 것이다. 청소로봇의 경제적 효과는 인건비 절약의 정도에 따라 크게 좌우된다. 즉, 자동운전의 정도와 설치 및 교습(학습) 과정의 간편성뿐만 아니라 효용성의 정도에 크게 좌우된다.단조롭고 지속적인 작업을 고려하지 않음에도 불구하고 청소기는 로봇과 같이 작업이 이루어지는 데에 거부를 보일 수 있다. 새로운 기기에 대한 어색함은 지나치게 조심스러운 행동을 낳음으로써, 작업의 속도를 저하시킬 수 있다.
한편으로는, 반대되는 결과 또한 가능할 수 있다. 작업자가 최선의 로봇기술을 사용하는 회사에서 일하는 것에서 동기부여를 받을 수도 있는 것이다. 청소로봇의 확산에 있어서 주요 장애요소는 청소회사가 항상 발전된 새로운 기술을 사용하는 데에 거의 경험이 없다는 것이다(청소는 기술이 없는 노동자를 위해 수동으로 별도의 기술 없이 이루어지는 것에 주로 기초한다). 그 최적의 사용을 위해 작업회사를 바꾸거나 훈련에 투자하는 것이 또한 필요한데, 이는 대부분의 비기술 직업문화에 상당한 변화를 요구할 수 있는 것이다. 이러한 장벽을 극복하기 위해서는 공급업체들은 최종 사용자 사업체들에 대하여 유지보수 및 조언을 제공할 뿐만 아니라 특수 솔루션을 수행하고 로봇 사용에 관해 도움을 줄 수 있다는 가능성을 알려줌과 동시에 파트너로서 이를 실행해 옮겨야 한다.
전문 청소산업은 낮은 자본비용과 이익을 가지고 단기 사업 및 노동에 초점을 두고 있다. 이에 따라 15,000유로라는 청소로봇의 가격은 높은 수준의 유용성이 보장되지 않는 한 제자리에 머무르게 될 것이다. 무엇보다도 방향 제어와 센서의 가격이 높아, 전체 시스템 비용의 약 1/3 가량에 해당되는 수준이다. 생산업체의 목표는 이러한 로봇의 확산이 시작될 수 있는 시장가격에 도달하기 위해 이러한 장치들의 비용을 줄이는 데에 있다. 생산업체들은 중대한 학문적 연구를 모바일 플랫폼에 대해 센서와 방향 시스템에 대해 수행할 수 있도록 함으로써 이 목표를 이루고자 하고 있는데, 이는 청소로봇의 기초가 되는 것들이다.
이는 방향 시스템의 ‘지능’ 및 사용되는 센서에서의 빠른 발전을 이루고 있다. 몇 년간, OEM 공급업체가 기존의 방향 시스템을 제공해옴으로써(Siemens의 SINAS 시스템, InMach의 CURONA, Evolution Robotics(미국)의 ERSP 3.1플랫폼 또는 BluBotics(스위스)의 ANT 시스템) 청소기기의 생산업체에 대해 도입비용을 줄이고 개발을 단순화시킬 수 있도록 해왔다. 또한 일반 모바일 로봇방향에 대한 오픈소스 패키지가 CARMEN 및 Player/Stage 등과 같은 다양한 종류의 모바일 로봇 상에서 성공적으로 시행되어 왔다.
청소로봇은 청소작업의 특정 형식을 제거하여, 직원들이 더 숙련된 임무를 하도록 한다. 인건비 절약 수준은 80~90%로 투자의 회수 시기는 2년에서 3년까지 다양화할 수 있다. 전체 비용은 기술의 광범위한 사용에 주요 장애물로 여겨지고 있다.가정용 청소로봇에서의 수익은 기술 및 사용자 양측 모두에 관련된 상업적 시스템상에서 중요한 반동을 가져올 것이다.
2. 창문 및 벽 청소(월 클라이밍 로봇 포함)
유지보수 상의 이유뿐만 아니라 외관상의 이유로, 유리표면은 매월 청소되어야 한다. 창문 청소로봇은 항상 모바일 클라이밍 베이스 상에 설치된 원격 컨트롤 또는 완전 자동청소 유닛을 구성된다. 클라이밍 베이스는 대개 벽에 부착하기 위해 진공흡입 컵을 사용한다. 모바일 개체는 트랙을 따라 이동하거나 지붕에 매달리는 등 외관 위를 자유자재로 움직인다. 대형 건물에 대해 특정 솔루션이 더 선호될 수 있는 한편, 소형건물은 표준시스템에 의존하게 된다. 현재의 발달은 표면요소와 공학적 로봇플랫폼의 결합을 목표로 하고 있다.
한편 200달러 이하의 판매가격을 목표로 하는 소비자 시장에 대한 창문청소시스템을 목표로 하는 소비자 시장에 대한 창문 청소시스템을 목표로 또 다른 노력이 이루어지고 있다. 이에 대한 기본 조건은 이러한 기기들이 욕실타일 청소에도 적합할 수 있도록 사용이 편리하고 안전해야 한다는 것이다.
*유통수준
URAKAMI(일본)의 V-ROBO SYSTEM은 흡입-부착 및 자기프로펠링 메커니즘으로 원격으로 제어되는 로봇 시스템이다. 이 기기는 선박, 유류탱크, 가스저장소 및 건물 등과 같은 표면상에서 연마용 발파, 물 분사, 도색 및 기타 작업을 하는 데에 사람의 작업을 줄여준다. 이와 유사한 설계로는 Robosoft(프랑스)에서 개발한 RobuGLASS가 있는데, 이는 파리의 피라미드 모양을 가진 루브르의 외관 유리 표면을 따라 움직이는 4개 트랙의 플랫폼이다. 초기 설계는 건물의 태양에너지 패널을 청소하는 데에 도입되었다. 최근 도입된 Wallwalker는 최대 90° 각도까지 사용이 가능하며 프레임 및 공간상으로도 올라갈 수 있어 표면에 별도의 준비를 할 필요가 없는 것으로 알려져 있다.
Boston Dynamics(미국)의 RiSE는 벽, 나무 및 담장과 같은 수직 벽을 올라타는 6개의 다리를 가진 소형로봇이다. RiSE의 발은 톱니, 소형 톱니 또는 점착재제를 가지고 있어 표면을 올라타는 데에 사용된다. RiSE는 대상이 되는 표면의 굴곡에 따라 그 배치를 바꾸고, 고정되어 있는 꼬리부분으로 RiSE가 가파른 면에서도 균형을 유지할 수 있다. RiSE의 각각의 6개 다리는 2개의 전기모터에서 동력이 공급된다. 내부의 컴퓨터가 다리의 동작을 제어하고 커뮤니케이션을 처리하며 다양한 센서들을 작동시킨다. 센서들은 각각의 내부 다리 및 다리조절 센서, 발 접촉센서를 포함한다.
특정 건물을 위해 설계된 맞춤 로봇이 이미 사용 중에 있는데, Louvre 피라미드에 사용되고 있는 Robosoft(프랑스), 라이프찌히의 Messehalle와 베를린 중앙 철도역(Lehrter Bahnhof)에 사용되고 있는 Fraunhofer(독일), Yokohama(일본)의 랜드마크타워에 사용되고 있는 제품들이 그 예이다. 기존 유리창과 벽면 청소시스템에 대한 검토가 유럽 연구프로젝트의 일환으로 시행되었다. 판매된 기기의 수는 아직까지 적으나, 제조업체 측에서는 2009년에서 2012년 사이에만 추가로 5대가 더 증가할 것으로 예상하고 있다.
3. 탱크, 튜브, 파이프 청소
탱크, 튜브 및 파이프 청소가 로봇을 이용한 분명한 임무임에도 불구하고 소수만이 커스터마이징 식으로 시스템을 사용해오고 있다.
*연료탱크 청소
지상 연료저장 탱크는 정기적으로 청소가 필요하다. 슬러지가 제거되어 연료 오염물을 제거하고 손실된 저장 용량을 회복한다. 기존 수단으로 슬러지를 제거하는 경우 탱크를 비워야 하므로 시간지연이 초래된다(일반적으로 10시간). 탱크청소로봇은 탱크를 비울 필요가 없도록 하는 희석방법을 사용한다. 슬러지를 희석시키고 이를 가열하여(약 60도), 슬러지의 점도를 지속적으로 제어하므로써 슬러지가 탱크 밖으로 나올 수 있도록 한다. 이 방법은 슬러지의 장애를 받는 연료의 회복을 가능하게 한다. 연속되는 원심분리가 유류에서 작은 입자들을 분리하여 제거하는데, 독성 폐기물을 감소시키기도 한다. 탱크 내에서 작동하는 동안, 탱크 청소로봇은 원격제어 및 빛 감지 카메라를 통해 바깥으로부터 지시를 받는다.
*물탱크 청소
하수관 청소로봇
새롭게 부상하는 시장이 물탱크 청소시장이다. 물탑(취수탑)은 국가별 법에 따라 일반적으로 매년 청소되어야 한다. 지금까지 전문기사들이 이 작업을 해왔다. 열악한 업무조건과 고임금으로 인해 로봇사용에 대한 잠재력이 관심을 받아오고 있다. 자동으로 물탑을 운행하는 차량을 지하수 진공 청소기와 같이 실행시키는 것이 기본 원칙이다. 차량은 일반적으로 방향 탐지를 위해 초음파 수중음파탐지기가 설치되어 있다. 또한 조작자가 차량의 진행도 및 청소 프로세스를 문서화할 수 있도록 비디오(영상)가 제공되기도 한다. 이 산업은 비교적 최신의 것으로 제품이 시장에 진입하기 시작했다. 이 분야의 시장은 차기 몇 년간 상당히 성장할 것으로 예상된다.
*유통수준
증가하고 있기는 하나 낮은 탱크청소 빈도가 재정적으로 로봇을 구입하는 데에 장애가 된다. 그러나 증가하는 환경 및 건강, 안전규정은 이 시스템의 더욱 폭넓은 사용에 긍정적인 영향을 줄 것으로 보인다. Newalta의 로봇청소 시스템이 유류저장탱크, 정유소, 벌크 연료 터미널, 화학공장 및 기름을 연료로 쓰는 공장의 연료 탱크를 청소하는 데에 사용될 수 있다는 예에서와 같이 로봇기술로 선박 외부에서 조작자가 모니터를 사용하여 청소를 할 수 있게 된다.
- ‘커터 플루이드’의 고압 흐름으로 슬러지가 이동됨
- 슬러지는 다중 분류 및 정제화
- 시스템이 탱크 바닥의 물질들을 고체, 재활용 가능 물, 가치가 높은 유류 또는 기타 분리 가능 액체의 3가지 부류 로 분류
원격통제, 자동화 설비를 갖춘 WEDA WATER의 지하수 청소 기술로 운전자의 수고와 물탱크 사용정지 시간을 절감시킨다. 추적되는 차량으로 청소기가 끼이지 않고 안전한 조건에서 운행되도록 한다. 일반적으로 로봇은 원격으로 통제되나 반복되는 임무에 대해서는 프로그래밍 될 수 있다.
4. 선체청소(항공기, 차량 등)
거의 모든 물체들은 청소가 필요하다. 차량, 선박, 배, 열차, 항공기 청소는 로봇설계의 다양성을 이끌어 왔으며, 대개는 아직까지 시험단계에 있다. 상당한 경우, 청소작업은 바나클을 선박 선체에서 제거하거나 군용 차량에서 오염물질을 없애는 등의 기술적 목적을 위해 수행되어야 한다.
다양한 로봇설계 및 첫 제품이 도입되었다. 항공기는 외관 및 표면 부식의 이유로 정기적으로 청소되어야 한다. 수동식 세척에 대한 대체가 로봇의 형태로 도입되어 왔는데, 이는 항공기 선체에 세척액을 뿌리고 항공기의 연료장치 및 날개부분을 세척하기 위해 로봇이 지시하는 브러시 도구를 사용한다. 보트 세척용 로봇은 보트 선체가 세척기기 위에 자리 잡게 되는 고정 설치물로서 과거에 제시되었는데, 이 경우 자동으로 선체를 청소한다. 기타 로봇설계가 선박 선체를 청소하기 위해 물 속으로 잠길 수도 있다. 그러나 일반적인 모바일 로봇이 페인트, 녹 및 따개비 등을 제거하기 위해 정박되어 있는 배를 청소하도록 한다.
*유통수준
항공기용 및 선박용 청소로봇 모두 시장에 새롭게 진입하고 있어 판매 수준은 아직 광범위하게 확장되지 못하고 있다.Advanced Robotics Vehicle(미국)은 진공흡입 컵을 사용하여 부착하고 경량 공기 호스로 로봇에 연결된 외부 진공원을 사용하여 상대적으로 매끄러운 표면에서 작동될 수 있는 로봇시스템을 시장화하였다. M-10은 비파괴적 조사센서, 샌더, 도색기, 도색헤드 및 창문 세척기기를 포함하는 다양한 기능을 수행하도록 설정될 수 있다. 유사한 시스템으로 Urakami Research & Development(일본)이 개발한 V-ROBO SYSTEM가 있으며, 이는 특히 선박, 유류탱크 및 가스홀더 및 빌딩을 대상으로 발파연마, 물 분사 및 표면도색을 위한 진공부착 및 자기추진 원격작동이 가능하다.
또 다른 시스템은 항공기 구조로부터 페인트 및 기타 코팅을 제거하는 로봇레이저 코팅 제거 플랫폼이다. BRIC Engineered System(캐나다)가 개발한 이 시스템은 항공기 구조물에서 독성 페인트 또는 코팅을 줄이기 위한 환경적 동기의 일환이다. 표면에 자성을 부착하여 수중에서도 작동할 수 있는 시스템으로 선박 선체 청소, 조사 및 도색작업을 위한 Cybermetix(프랑스) 개발 제품이다. 본 시스템은 정박 상태에서나 수중에서나 모두 작동이 가능한 것으로 보고되고 있다.
자료 : 한국로봇산업협회 www.korearobot.or.kr
출처 : IFR www.ifr.org
